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发布日期:2025/8/2 14:13:00
一文了解基因治疗中常用的AAV载体
 
 
 

 

 
基因治疗是20世纪80年代以后发展起来的一种崭新的疾病治疗方式,它通过载体把正常基因或有治疗作用的基因导入靶细胞,纠正先天基因缺陷或者合成具有治疗作用的蛋白,从而达到治疗疾病的目的[1]。随着2022年FDA Cellular, Tissue, and Gene Therapies Advisory Committee(CTGTAC)对两款在研基因疗法(Zynteglo和Lenti-D)的支持,并随着各地政府的支持,以及技术的迭代,基因治疗俨然成为了全球最具发展潜力的医药领域之一。在基因治疗的领域中,腺病毒相关病毒(Adeno-Associated Virus,AAV)显得尤为重要,本文就AAV进行简单的科普。
 
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腺相关病毒
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腺病毒相关病毒是细小病毒科的依赖病毒属,是最小和最简单的动物病毒,是一种具有极端寄生性的卫星病毒,AAV通常需要腺病毒、疱疹病毒等辅助病毒的帮助,才能在其生活周期进行自我复制[2]。AAV最早发现于六十年代中期,虽然人群中80%~90%的人都感染过此病毒[3],但是当时因为这个病毒没有致病性,所以后面没有引起太大的业界关注。

AAV是一个二十面体的细小病毒,没有包膜,直径大致再20-25 nm。现在已经发现了6种血清型,尤其以AAV2研究的最透彻。AAV2基因组是长4680 bp的单链线状DNA,两侧为两个长度为145 bp的回文序列,称为反向末端重复序列(Inverted Terminal Reapeat,ITR),呈T形发夹结构[4]

 

02
腺相关病毒作为基因治疗载体的优势
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腺相关病毒载体现已广泛应用于人类基因治疗,根据疾病的不同以及靶器官的不同,在选择之前,需要充分了解其优点,以达到最佳的治疗效果。AAV具有免疫原性弱、宿主范围广、理化性质稳定、长期表达外源基因等优点[5]

具体如下[3,4]

  1. 安全性较高,对人基本不致病或只会引起较为轻微的症状;

  2. 可定点整合至人的19号染色体,并能较稳定的存在,从而避免了其他病毒随机整合可能引起的抑癌基因失活和原癌基因激活的危险;

  3. AAV介导的基因转移系统可使外源基因持续稳定表达,并可受到周围基因的调控;

  4. AAV的宿主范围很广,包括分裂期和非分裂期的多种细胞;

  5. AAV转移系统具有较好的热稳定性和抗酸碱性以及抗有机溶剂处理的特点,便于储存。

03
腺相关病毒中的ITR
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在ITR二级结构中,由3段回文结构组成T型空间结构,由B-B’和C-C’构成T的顶端,A-A’构成T的长臂。ITR上由2个Rep蛋白结合位点,分别为REB和REB’,AAV Rep78和Rep68蛋白能结合其上[6]。另外,ITR上还有一个末端断裂位点(Terminal resolution site,Trs)和一个D序列,他们在DNA复制过程中具有非常重要的作用[7]

 

AAV ITR二级结构[8]

 

ITRs包含载体基因组进行包装、复制、整合及病毒基因组环化所需的顺式作用元件[9],并具有增强子和/或较弱的转录启动子功能[10]。ITR容易缺失并影响病毒颗粒的包装和感染力,实验结果显示2个ITR完整的AAV病毒感染细胞能力明显高于一个ITR缺失[8]。因此完整测试出ITR序列无论是对之前实验的验证,还是后面IND申报都至关重要。

 

 

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AAV2-ITR 二级结构预测及测序结果比较

 

上图为长度145 bp的野生型AAV2-ITR的“T”臂结构:颈部总长41 bp,横臂为9+9 bp的高GC反向互补序列。测序结果几乎没有杂峰,ITR区域没有明显的信号缺失,可以测通野生型ITR区域。

 

参考文献

1.刘卉, 段德义, 徐群渊. 腺相关病毒载体在基因治疗中的应用及研究进展[J]. 中国初级卫生保健,2006,20(3): 73-74.

2.唐彬秩, 秦豪杰, 傅强, 屈艺. 重组腺相关病毒:很有潜力的基因治疗载体[J]. 生物化学与生物物理进展,2006, 33(8): 711-718.

3.Srivastava A.Delivery system for gene therapy:adeno-associated virus 2[J]. Stem Cell Biol Gene THer,1998,257-285.

4.孙小娟. 腺相关病毒载体应用的研究进展[J]. 国外医学·生理、病理科学与临床分册,2003,23(6):588-590.

5.许瑞安, 陈凌, 肖卫东. 分子基因药物学. 北京:北京大学出版社&北京大学医学出版社,2008,2-40.

6.王启钊, 吕颖慧, 李招发, 刁勇, 许瑞安. 腺相关病毒的衣壳装配和DNA衣壳化机制[J]. 生物工程学报,2011,27(4):531-538.

7.吕颖慧, 王启钊, 肖卫东, 等. 自身互补型腺相关病毒载体发展趋势[J]. 生物工程学报,2009,25(5):658-664.

8.曹佐武, 林羿, 程龙球, 邹飞雁. ITR缺陷对AAV病毒包装与感染力的影响[J]. 生物化学与生物物理进展,2008,35(2):224-230.

9.Yan Z, Zak R, Zhang Y, et al. Inverted terminal repeat sequences are important for intermolecular recombination and circularization of adeno-associated virus genomes[J]. J Virol, 2005,79(1):364-379.

10.Haberman R P, McCown T J, Samulski R J. Novel transcriptional regulatory signals in the adeno-associated virus terminal repeat A/D junction element[J]. J Virol, 2000,74(18):8732-8739.

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